JP2002250026A - トレーサ試験装置および単一孔トレーサ試験方法 - Google Patents
トレーサ試験装置および単一孔トレーサ試験方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 不均質な地盤中に試験区間を設定でき、試験
区間の水圧およびトレーサ濃度を任意に高精度に設定で
きるトレーサ投入装置および単一孔トレーサ試験方法を
提供すること。 【解決手段】 地盤２にボーリング孔１を掘削して、パ
ッカ−５で上下を閉塞した試験区間３を設定する。揚水
ポンプ２７で一定水量を揚水しつつ、水圧計１１で測定
した試験区間３の水圧のデータを送水ポンプのサーボコ
ントロール３７に送り、送水ポンプ２１にフィードバッ
ク信号として伝達し、送水ポンプ２１の流量を制御し
て、試験区間３にトレーサ等を投入し、その後揚水を行
ってトレーサの移動状況の情報を取得する。
区間の水圧およびトレーサ濃度を任意に高精度に設定で
きるトレーサ投入装置および単一孔トレーサ試験方法を
提供すること。 【解決手段】 地盤２にボーリング孔１を掘削して、パ
ッカ−５で上下を閉塞した試験区間３を設定する。揚水
ポンプ２７で一定水量を揚水しつつ、水圧計１１で測定
した試験区間３の水圧のデータを送水ポンプのサーボコ
ントロール３７に送り、送水ポンプ２１にフィードバッ
ク信号として伝達し、送水ポンプ２１の流量を制御し
て、試験区間３にトレーサ等を投入し、その後揚水を行
ってトレーサの移動状況の情報を取得する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地下水中の物質移
行特性を原位置において評価するトレーサ試験に使用す
るトレーサ試験装置および単一孔トレーサ試験方法に関
するものである。
行特性を原位置において評価するトレーサ試験に使用す
るトレーサ試験装置および単一孔トレーサ試験方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高レベル放射性廃棄物の地層処分
や、一般廃棄物処分場周辺の地下水汚染の評価において
は、地盤内の地下水の流れの評価と共に、地下水中に溶
解した物質の移行特性の評価が不可欠となる。物質移行
特性を特定するには、原位置にてトレーサ試験を行い、
データを取得する必要がある。
や、一般廃棄物処分場周辺の地下水汚染の評価において
は、地盤内の地下水の流れの評価と共に、地下水中に溶
解した物質の移行特性の評価が不可欠となる。物質移行
特性を特定するには、原位置にてトレーサ試験を行い、
データを取得する必要がある。
【０００３】トレーサ試験として、試験目的により決定
した地山内の所定部分にボーリング孔を設けて自然地下
水と識別可能な溶液（トレーサ）を投入し、自然地下水
流や試験において人為的に与える地下水流によるトレー
サの移動状況（到達時間、トレーサ濃度の経時変化な
ど）を別のボーリング孔内で観測する方法がある。
した地山内の所定部分にボーリング孔を設けて自然地下
水と識別可能な溶液（トレーサ）を投入し、自然地下水
流や試験において人為的に与える地下水流によるトレー
サの移動状況（到達時間、トレーサ濃度の経時変化な
ど）を別のボーリング孔内で観測する方法がある。
【０００４】図５に示すように、透水性が高い砂質地盤
の帯水層１０４では、地盤１０１に掘削した注入孔１０
３、観測孔１０５の２本のボーリング孔の全長を試験区
間として用い、トレーサ試験を行う。注入孔１０３から
投入したトレーサ１０６は、自然地下水流や試験におい
て人為的に与える地下水流により矢印Ｅの方向に移動す
る。このトレーサ１０６の移動状況を観測孔１０５で観
測する。
の帯水層１０４では、地盤１０１に掘削した注入孔１０
３、観測孔１０５の２本のボーリング孔の全長を試験区
間として用い、トレーサ試験を行う。注入孔１０３から
投入したトレーサ１０６は、自然地下水流や試験におい
て人為的に与える地下水流により矢印Ｅの方向に移動す
る。このトレーサ１０６の移動状況を観測孔１０５で観
測する。
【０００５】図６に示すように、透水性が低い岩盤や単
一亀裂等、水みち１１６が限定された試験においては、
地盤１０１に掘削した注入孔１０３、観測孔１０５の所
定部分の上下にそれぞれパッカー１０７とパッカー１０
９、パッカー１０８とパッカー１１０を設けて試験区間
とし、トレーサ試験を行う。注入孔１０３に設置したト
レーサ試験装置１１３を用いて投入したトレーサは、自
然地下水流や試験において人為的に与える地下水流によ
り、水みち１１６を矢印Ｆの方向に移動する。トレーサ
が拡散した後、観測孔１０５に設置したトレーサ試験装
置１１５を用いて揚水し、トレーサの移動状況を観測す
る。
一亀裂等、水みち１１６が限定された試験においては、
地盤１０１に掘削した注入孔１０３、観測孔１０５の所
定部分の上下にそれぞれパッカー１０７とパッカー１０
９、パッカー１０８とパッカー１１０を設けて試験区間
とし、トレーサ試験を行う。注入孔１０３に設置したト
レーサ試験装置１１３を用いて投入したトレーサは、自
然地下水流や試験において人為的に与える地下水流によ
り、水みち１１６を矢印Ｆの方向に移動する。トレーサ
が拡散した後、観測孔１０５に設置したトレーサ試験装
置１１５を用いて揚水し、トレーサの移動状況を観測す
る。
【０００６】図７は、従来のトレーサ試験装置１１３の
概略図である。注入孔１０３にトレーサを投入するに
は、（１）トレーサを地表に位置するトレーサ水槽１３
１から送水ポンプ１３３で圧送し、送水用導管１３７
ａ、送水用導管１３７ｂを通して試験区間１１１に到達
させる。送水用導管１３７ａと送水用導管１３７ｂの間
には注水流量計１３５を設け、送水量を測定する。試験
区間１１１の水圧は、内部に設置した水圧計１１７で検
出し、ケーブル１１９を介して圧力計測機器１２１で測
定する。試験区間１１１のトレーサ濃度は、内部に設置
した水質計１２３で検出し、ケーブル１２５を介して水
質計測機器１２７で測定する。
概略図である。注入孔１０３にトレーサを投入するに
は、（１）トレーサを地表に位置するトレーサ水槽１３
１から送水ポンプ１３３で圧送し、送水用導管１３７
ａ、送水用導管１３７ｂを通して試験区間１１１に到達
させる。送水用導管１３７ａと送水用導管１３７ｂの間
には注水流量計１３５を設け、送水量を測定する。試験
区間１１１の水圧は、内部に設置した水圧計１１７で検
出し、ケーブル１１９を介して圧力計測機器１２１で測
定する。試験区間１１１のトレーサ濃度は、内部に設置
した水質計１２３で検出し、ケーブル１２５を介して水
質計測機器１２７で測定する。
【０００７】また、（２）送水用導管と揚水用導管を設
け、送水ポンプと揚水ポンプを用いて、揚水用導管の地
表部付近でのバルブの開閉や揚水ポンプの稼動により揚
水流量を調整しながらトレーサを循環させる方法がある
（図示せず）。
け、送水ポンプと揚水ポンプを用いて、揚水用導管の地
表部付近でのバルブの開閉や揚水ポンプの稼動により揚
水流量を調整しながらトレーサを循環させる方法がある
（図示せず）。
【０００８】トレーサ試験として、図８に示すように、
１本のボーリング孔（単一孔）１４３を用いる単一孔ト
レーサ試験方法もある。単一孔トレーサ試験方法は、
（３）透水性が高い砂質地盤の帯水層１４７を対象と
し、ボーリング孔１４３の全長を試験区間として実施す
る。地盤１４１にボーリング孔１４３を掘削し、トレー
サ試験装置（図示せず）を用いてトレーサ１４５を投入
し、一定期間が経過して地下水流によりトレーサ１４５
が拡散した後、トレーサ試験装置（図示せず）を用いて
ボーリング孔１４３から揚水してトレーサ１４５を回収
し、トレーサの移動状況を確認する。
１本のボーリング孔（単一孔）１４３を用いる単一孔ト
レーサ試験方法もある。単一孔トレーサ試験方法は、
（３）透水性が高い砂質地盤の帯水層１４７を対象と
し、ボーリング孔１４３の全長を試験区間として実施す
る。地盤１４１にボーリング孔１４３を掘削し、トレー
サ試験装置（図示せず）を用いてトレーサ１４５を投入
し、一定期間が経過して地下水流によりトレーサ１４５
が拡散した後、トレーサ試験装置（図示せず）を用いて
ボーリング孔１４３から揚水してトレーサ１４５を回収
し、トレーサの移動状況を確認する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）
のトレーサ投入装置では、送水用導管内で水・トレーサ
間に拡散が生じて濃度勾配が低下するため、試験区間に
トレーサの迅速な濃度変化を与えられない。また、地下
水による希釈や地下水流による置き換えのため、トレー
サの濃度が低下する。（２）は（１）の問題点を解決す
るための方法であるが、揚水用導管での水位分の水頭や
圧力損失により、試験区間の初期間隙水圧付近あるいは
それ以下の圧力設定が困難となる。
のトレーサ投入装置では、送水用導管内で水・トレーサ
間に拡散が生じて濃度勾配が低下するため、試験区間に
トレーサの迅速な濃度変化を与えられない。また、地下
水による希釈や地下水流による置き換えのため、トレー
サの濃度が低下する。（２）は（１）の問題点を解決す
るための方法であるが、揚水用導管での水位分の水頭や
圧力損失により、試験区間の初期間隙水圧付近あるいは
それ以下の圧力設定が困難となる。
【００１０】図５および図６に示す、複数孔によるトレ
ーサ試験方法では、一定期間でトレーサが到達可能な距
離に注入孔１０３と観測孔１０５を配置する必要があ
り、（３）の方法は、１本のボーリング孔１４３のみを
配置すればよい。
ーサ試験方法では、一定期間でトレーサが到達可能な距
離に注入孔１０３と観測孔１０５を配置する必要があ
り、（３）の方法は、１本のボーリング孔１４３のみを
配置すればよい。
【００１１】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、不均質な地盤中に
試験区間を設定でき、試験区間の水圧およびトレーサ濃
度を任意に高精度に設定できるトレーサ投入装置および
単一孔トレーサ試験方法を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、不均質な地盤中に
試験区間を設定でき、試験区間の水圧およびトレーサ濃
度を任意に高精度に設定できるトレーサ投入装置および
単一孔トレーサ試験方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための第１の発明は、地盤内のボーリング孔内をパッカ
ーで閉塞した試験区間と、前記ボーリング孔の外部と前
記試験区間とをつなぐ送水用導管および揚水用導管と、
前記送水用導管の途中に設置された送水ポンプおよび前
記揚水用導管の途中に設置された揚水ポンプと、前記試
験区間内部あるいは近傍に設けられた水圧計と、前記水
圧計で計測された水圧に基づいて前記送水ポンプを制御
する制御部とを具備し、前記制御部が、前記水圧計で計
測された水圧に基づいて前記送水ポンプまたは前記揚水
ポンプを制御しつつ、前記ボーリング孔の外部と前記試
験区間との間でトレーサを送水および揚水することを特
徴とするトレーサ試験装置である。
ための第１の発明は、地盤内のボーリング孔内をパッカ
ーで閉塞した試験区間と、前記ボーリング孔の外部と前
記試験区間とをつなぐ送水用導管および揚水用導管と、
前記送水用導管の途中に設置された送水ポンプおよび前
記揚水用導管の途中に設置された揚水ポンプと、前記試
験区間内部あるいは近傍に設けられた水圧計と、前記水
圧計で計測された水圧に基づいて前記送水ポンプを制御
する制御部とを具備し、前記制御部が、前記水圧計で計
測された水圧に基づいて前記送水ポンプまたは前記揚水
ポンプを制御しつつ、前記ボーリング孔の外部と前記試
験区間との間でトレーサを送水および揚水することを特
徴とするトレーサ試験装置である。
【００１３】第１の発明では、試験区間内の水圧を計測
し、計測値をフィードバックして送水ポンプまたは揚水
ポンプの流量を制御し、試験区間内の水圧を設定する。
送水ポンプまたは揚水ポンプの流量は、回転数あるいは
サーボバルブの開閉の変化により調節される。
し、計測値をフィードバックして送水ポンプまたは揚水
ポンプの流量を制御し、試験区間内の水圧を設定する。
送水ポンプまたは揚水ポンプの流量は、回転数あるいは
サーボバルブの開閉の変化により調節される。
【００１４】第２の発明は、地盤内のボーリング孔内を
パッカーで閉塞した試験区間と、前記ボーリング孔の外
部と前記試験区間とをつなぐ送水用導管および揚水用導
管と、前記送水用導管の途中に設置された送水ポンプお
よび前記揚水用導管の途中に設置された揚水ポンプと、
前記揚水用導管の途中に設けられ、気体が封入された空
気室と、前記空気室内の気体と液体の差圧を測定する差
圧計と、前記差圧計の圧力に基づいて前記送水ポンプま
たは前記揚水ポンプを制御する制御部とを具備し、前記
差圧計の圧力に基づいて前記送水ポンプまたは前記揚水
ポンプを制御しつつ、前記ボーリング孔の外部と前記試
験区間との間でトレーサを送水および揚水することを特
徴とするトレーサ試験装置である。
パッカーで閉塞した試験区間と、前記ボーリング孔の外
部と前記試験区間とをつなぐ送水用導管および揚水用導
管と、前記送水用導管の途中に設置された送水ポンプお
よび前記揚水用導管の途中に設置された揚水ポンプと、
前記揚水用導管の途中に設けられ、気体が封入された空
気室と、前記空気室内の気体と液体の差圧を測定する差
圧計と、前記差圧計の圧力に基づいて前記送水ポンプま
たは前記揚水ポンプを制御する制御部とを具備し、前記
差圧計の圧力に基づいて前記送水ポンプまたは前記揚水
ポンプを制御しつつ、前記ボーリング孔の外部と前記試
験区間との間でトレーサを送水および揚水することを特
徴とするトレーサ試験装置である。
【００１５】第３の発明は、地盤内のボーリング孔内を
パッカーで閉塞した試験区間と、前記ボーリング孔の外
部と前記試験区間とをつなぐ送水用導管および揚水用導
管と、前記送水用導管の途中に設置された送水ポンプお
よび前記揚水用導管の途中に設置された揚水ポンプと、
前記送水用導管の途中に設けられ、気体が封入された空
気室と、前記空気室内の気体と液体の差圧を測定する差
圧計と、前記差圧計の圧力に基づいて前記送水ポンプま
たは前記揚水ポンプを制御する制御部とを具備し、前記
差圧計の圧力に基づいて前記送水ポンプまたは前記揚水
ポンプを制御しつつ、前記ボーリング孔の外部と前記試
験区間との間でトレーサを送水および揚水することを特
徴とするトレーサ試験装置である。
パッカーで閉塞した試験区間と、前記ボーリング孔の外
部と前記試験区間とをつなぐ送水用導管および揚水用導
管と、前記送水用導管の途中に設置された送水ポンプお
よび前記揚水用導管の途中に設置された揚水ポンプと、
前記送水用導管の途中に設けられ、気体が封入された空
気室と、前記空気室内の気体と液体の差圧を測定する差
圧計と、前記差圧計の圧力に基づいて前記送水ポンプま
たは前記揚水ポンプを制御する制御部とを具備し、前記
差圧計の圧力に基づいて前記送水ポンプまたは前記揚水
ポンプを制御しつつ、前記ボーリング孔の外部と前記試
験区間との間でトレーサを送水および揚水することを特
徴とするトレーサ試験装置である。
【００１６】第２および第３の発明では、試験区間に連
結した空気室内の気体と液体の差圧を計測し、計測値を
フィードバックして送水ポンプまたは揚水ポンプを制御
し、試験区間内の水圧を設定する。送水ポンプまたは揚
水ポンプの流量は、回転数あるいはサーボバルブの開閉
の変化により調節される。
結した空気室内の気体と液体の差圧を計測し、計測値を
フィードバックして送水ポンプまたは揚水ポンプを制御
し、試験区間内の水圧を設定する。送水ポンプまたは揚
水ポンプの流量は、回転数あるいはサーボバルブの開閉
の変化により調節される。
【００１７】第４の発明は、地盤にボーリング孔を削孔
し、前記ボーリング孔内をパッカーで閉塞して試験区間
を設け、前記ボーリング孔内に設置したトレーサ試験装
置でトレーサを投入し、前記トレーサ試験装置で前記ト
レーサを回収し、前記試験区間での前記トレーサの移動
状況の情報を取得することを特徴とする単一孔トレーサ
試験方法である。第４の発明では、ボーリング孔内の所
定部分をパッカ−で閉塞することにより、試験区間を限
定できる。
し、前記ボーリング孔内をパッカーで閉塞して試験区間
を設け、前記ボーリング孔内に設置したトレーサ試験装
置でトレーサを投入し、前記トレーサ試験装置で前記ト
レーサを回収し、前記試験区間での前記トレーサの移動
状況の情報を取得することを特徴とする単一孔トレーサ
試験方法である。第４の発明では、ボーリング孔内の所
定部分をパッカ−で閉塞することにより、試験区間を限
定できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の
実施の形態に係るトレーサ試験装置Ａの概略図である。
図１に示すように、地盤２に削孔したボーリング孔１の
所定区間の上下を、ゴム製等のパッカー５を用いて閉塞
し、試験区間３とする。
実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の
実施の形態に係るトレーサ試験装置Ａの概略図である。
図１に示すように、地盤２に削孔したボーリング孔１の
所定区間の上下を、ゴム製等のパッカー５を用いて閉塞
し、試験区間３とする。
【００１９】地表部には、トレーサ水槽１９を設置す
る。トレーサ水槽１９は、トレーサ原液水槽１５および
水水槽１７と導管を介して連結されている。トレーサ原
液水槽１５内のトレーサ原液は一定濃度に管理し、水水
槽１７内の水質は、試験区間近傍の地下水と同程度のも
のとする。このトレーサ原液と水とを混合し、トレーサ
水槽１９内のトレーサの濃度を調整する。
る。トレーサ水槽１９は、トレーサ原液水槽１５および
水水槽１７と導管を介して連結されている。トレーサ原
液水槽１５内のトレーサ原液は一定濃度に管理し、水水
槽１７内の水質は、試験区間近傍の地下水と同程度のも
のとする。このトレーサ原液と水とを混合し、トレーサ
水槽１９内のトレーサの濃度を調整する。
【００２０】トレーサ水槽１９から試験区間３への送水
の経路は、トレーサ水槽１９の内部に設置した送水ポン
プ２１、送水用導管２３ａ、注水流量計２５、送水用導
管２３ｂで形成される。試験区間３からトレーサ水槽１
９への揚水の経路は、揚水用導管２９ａ、試験区間３の
近傍に設置した揚水ポンプ２７、揚水用導管２９ｂ、揚
水流量計３１、揚水用導管２９ｃで形成される。導管に
は、ホースまたは管などを使用する。
の経路は、トレーサ水槽１９の内部に設置した送水ポン
プ２１、送水用導管２３ａ、注水流量計２５、送水用導
管２３ｂで形成される。試験区間３からトレーサ水槽１
９への揚水の経路は、揚水用導管２９ａ、試験区間３の
近傍に設置した揚水ポンプ２７、揚水用導管２９ｂ、揚
水流量計３１、揚水用導管２９ｃで形成される。導管に
は、ホースまたは管などを使用する。
【００２１】トレーサ水槽１９で濃度調整したトレーサ
は、送水ポンプ２１により、送水経路を通って試験区間
３まで送水される。送水量は注水流量計２５で測定され
る。注入孔側の試験区間３では、トレーサは地下水等と
混合され、トレーサの一部はボーリング孔１より外部に
流出し、観測孔側で観測される。また、トレーサは揚水
ポンプ２７により、揚水経路を通ってトレーサ水槽１９
まで揚水され、トレーサ水槽１９と試験区間３の間を循
環する。揚水量は揚水流量計３１で測定される。
は、送水ポンプ２１により、送水経路を通って試験区間
３まで送水される。送水量は注水流量計２５で測定され
る。注入孔側の試験区間３では、トレーサは地下水等と
混合され、トレーサの一部はボーリング孔１より外部に
流出し、観測孔側で観測される。また、トレーサは揚水
ポンプ２７により、揚水経路を通ってトレーサ水槽１９
まで揚水され、トレーサ水槽１９と試験区間３の間を循
環する。揚水量は揚水流量計３１で測定される。
【００２２】試験区間３の内部あるいは近傍には、地下
水圧を測定する水圧計１１およびトレーサの濃度を測定
する水質計１３を設置する。水圧計１１は、ケーブル３
５ａ、圧力計測機器７、ケーブル３５ｂ、送水ポンプの
サーボコントロール部３７、ケーブル３５ｃを介して送
水ポンプ２１につながる。また、水質計１３はケーブル
５９を介して水質計測機器９につながる。
水圧を測定する水圧計１１およびトレーサの濃度を測定
する水質計１３を設置する。水圧計１１は、ケーブル３
５ａ、圧力計測機器７、ケーブル３５ｂ、送水ポンプの
サーボコントロール部３７、ケーブル３５ｃを介して送
水ポンプ２１につながる。また、水質計１３はケーブル
５９を介して水質計測機器９につながる。
【００２３】水質計１３はトレーサの水質を計測する。
トレーサの濃度は電気伝導度、ｐＨ、溶存酸素量などで
特定できるため、水質計１３は、例えば電導度計とす
る。また、水質計１３として温度計を用いた場合、トレ
ーサの循環機能により、電気電導度等の水質と同じよう
に、試験区間への注入量によらず試験区間の水温を所定
の値に設定することができる。水温測定を行うことで、
水温をトレーサとしても使用可能である。
トレーサの濃度は電気伝導度、ｐＨ、溶存酸素量などで
特定できるため、水質計１３は、例えば電導度計とす
る。また、水質計１３として温度計を用いた場合、トレ
ーサの循環機能により、電気電導度等の水質と同じよう
に、試験区間への注入量によらず試験区間の水温を所定
の値に設定することができる。水温測定を行うことで、
水温をトレーサとしても使用可能である。
【００２４】試験区間３に設置した水圧計１１で測定し
た水圧のデータは、ケーブル３５ｂを介して送水ポンプ
のサーボコントロール部３７に送られる。そして、デー
タに基づくフィードバック信号がケーブル３５ｃを介し
て送水ポンプ２１に伝達される。トレーサ試験装置Ａは
圧力計測機器７、水質計測機器９、水圧計１１、水質計
１３、送水ポンプのサーボコントロール部３７等、図１
に示された構成要素からなる。
た水圧のデータは、ケーブル３５ｂを介して送水ポンプ
のサーボコントロール部３７に送られる。そして、デー
タに基づくフィードバック信号がケーブル３５ｃを介し
て送水ポンプ２１に伝達される。トレーサ試験装置Ａは
圧力計測機器７、水質計測機器９、水圧計１１、水質計
１３、送水ポンプのサーボコントロール部３７等、図１
に示された構成要素からなる。
【００２５】次にトレーサ試験装置Ａの動作について説
明する。トレーサ原液水槽１５のトレーサ原液と水水槽
１７の水とをトレーサ水槽１９内で混合して濃度調整し
たトレーサを、送水ポンプ２１、送水用導管２３ａ、注
水流量計２５、送水用導管２３ｂの順に通して試験区間
３まで送水する。
明する。トレーサ原液水槽１５のトレーサ原液と水水槽
１７の水とをトレーサ水槽１９内で混合して濃度調整し
たトレーサを、送水ポンプ２１、送水用導管２３ａ、注
水流量計２５、送水用導管２３ｂの順に通して試験区間
３まで送水する。
【００２６】同時に、揚水ポンプ２７を稼動させ、揚水
用導管２９ａを通して揚水したトレーサを、さらに揚水
用導管２９ｂ、揚水流量計３１、揚水用導管２９ｃの順
に通してトレーサ水槽１９まで揚水する。
用導管２９ａを通して揚水したトレーサを、さらに揚水
用導管２９ｂ、揚水流量計３１、揚水用導管２９ｃの順
に通してトレーサ水槽１９まで揚水する。
【００２７】揚水ポンプ２７は、試験区間３から一定量
で揚水を行う。試験区間３の水圧は、一定の揚水量に対
する送水ポンプ２１の送水量で設定し、設定値が初期間
隙水圧と等しければ揚水量＝送水量、初期間隙水圧より
大きければ揚水量＜送水量、初期間隙水圧より小さけれ
ば揚水量＞送水量となる。トレーサの循環中は、送水ポ
ンプ２１の流量を送水ポンプのサーボコントロール部３
７によって制御することで試験区間３の水圧を設定値に
保つ。
で揚水を行う。試験区間３の水圧は、一定の揚水量に対
する送水ポンプ２１の送水量で設定し、設定値が初期間
隙水圧と等しければ揚水量＝送水量、初期間隙水圧より
大きければ揚水量＜送水量、初期間隙水圧より小さけれ
ば揚水量＞送水量となる。トレーサの循環中は、送水ポ
ンプ２１の流量を送水ポンプのサーボコントロール部３
７によって制御することで試験区間３の水圧を設定値に
保つ。
【００２８】すなわち、トレーサがトレーサ水槽１９と
試験区間３とを循環する間に、試験区間３に設置した水
圧計１１を検出部として、ケーブル３５ａを介して圧力
計測機器７で試験区間３の水圧を測定する。測定したデ
ータを、ケーブル３５ｂを介して送水ポンプのサーボコ
ントロール部３７に送る。
試験区間３とを循環する間に、試験区間３に設置した水
圧計１１を検出部として、ケーブル３５ａを介して圧力
計測機器７で試験区間３の水圧を測定する。測定したデ
ータを、ケーブル３５ｂを介して送水ポンプのサーボコ
ントロール部３７に送る。
【００２９】送水ポンプのサーボコントロール部３７
は、水圧の測定データに基づくフィードバック信号を、
ケーブル３５ｃを介して送水ポンプ２１に伝達する。そ
して、試験区間３の圧力が設定値に保たれるように送水
ポンプ２１の回転数あるいはサーボバルブの開閉を調節
し、流量を制御する。
は、水圧の測定データに基づくフィードバック信号を、
ケーブル３５ｃを介して送水ポンプ２１に伝達する。そ
して、試験区間３の圧力が設定値に保たれるように送水
ポンプ２１の回転数あるいはサーボバルブの開閉を調節
し、流量を制御する。
【００３０】このように、第１の実施の形態では、送水
ポンプ２１のサーボコントロールを行うことにより、試
験区間３の圧力を任意に設定できる。また、トレーサを
循環させることにより、地山の透水性によらず試験区間
３のトレーサ濃度を所定の値に保つことができる。
ポンプ２１のサーボコントロールを行うことにより、試
験区間３の圧力を任意に設定できる。また、トレーサを
循環させることにより、地山の透水性によらず試験区間
３のトレーサ濃度を所定の値に保つことができる。
【００３１】また、サーボコントロールの方法として、
送水ポンプ２１の送水量を一定とし、水圧計１１と圧力
計測機器７とを用いて測定した水圧に基づくフィードバ
ック信号を揚水ポンプのサーボコントロール部（図示せ
ず）に送り、揚水ポンプ２７の流量を制御する場合もあ
る。
送水ポンプ２１の送水量を一定とし、水圧計１１と圧力
計測機器７とを用いて測定した水圧に基づくフィードバ
ック信号を揚水ポンプのサーボコントロール部（図示せ
ず）に送り、揚水ポンプ２７の流量を制御する場合もあ
る。
【００３２】次に、第２の実施の形態について説明す
る。図２は、揚水系統に空気室を設置したトレーサ試験
装置Ｂの概略図である。第２の実施の形態では、図２に
示すように、第１の実施の形態に加えて、揚水経路の途
中に空気室４３が設けられる。以下、第２の実施の形態
において追加された機能について説明する。
る。図２は、揚水系統に空気室を設置したトレーサ試験
装置Ｂの概略図である。第２の実施の形態では、図２に
示すように、第１の実施の形態に加えて、揚水経路の途
中に空気室４３が設けられる。以下、第２の実施の形態
において追加された機能について説明する。
【００３３】空気室４３は、揚水用導管２９ａを介して
試験区間３と、揚水用導管２９ｂを介して揚水ポンプ２
７と連結される。空気室４３は、地表に設置した圧縮ガ
ス供給装置４７につながる気体用導管４５を有し、内部
には空気圧と水圧の差を測定する差圧計４９が設置され
る。差圧計４９は、ケーブル５５を介して圧力計測機器
７につながれる。
試験区間３と、揚水用導管２９ｂを介して揚水ポンプ２
７と連結される。空気室４３は、地表に設置した圧縮ガ
ス供給装置４７につながる気体用導管４５を有し、内部
には空気圧と水圧の差を測定する差圧計４９が設置され
る。差圧計４９は、ケーブル５５を介して圧力計測機器
７につながれる。
【００３４】気体用導管４５を通して、圧縮ガス供給装
置４７から空気室４３にガスを供給または排出してガス
圧を制御する。また、揚水ポンプ２７で一定量の揚水を
行い、空気室４３内を、上部がガス５１、下部が液体５
３の状態にする。試験区間３の水圧は、空気室４３内の
ガス圧により設定する。
置４７から空気室４３にガスを供給または排出してガス
圧を制御する。また、揚水ポンプ２７で一定量の揚水を
行い、空気室４３内を、上部がガス５１、下部が液体５
３の状態にする。試験区間３の水圧は、空気室４３内の
ガス圧により設定する。
【００３５】トレーサの循環中は、空気室４３に設置し
た差圧計４９を検出部として圧力測定機器７で測定した
水位のデータを、ケーブル３５ｂを介して送水ポンプの
サーボコントロール部３７に送る。
た差圧計４９を検出部として圧力測定機器７で測定した
水位のデータを、ケーブル３５ｂを介して送水ポンプの
サーボコントロール部３７に送る。
【００３６】送水ポンプのサーボコントロール部３７
は、液体５３の水位のデータに基づくフィードバック信
号を、ケーブル３５ｃを介して送水ポンプ２１に伝達す
る。そして、送水ポンプ２１の回転数あるいはサーボバ
ルブの開閉を調節して流量を制御し、空気室４３内の水
位を設定する。すなわち、試験区間３の水圧を設定す
る。
は、液体５３の水位のデータに基づくフィードバック信
号を、ケーブル３５ｃを介して送水ポンプ２１に伝達す
る。そして、送水ポンプ２１の回転数あるいはサーボバ
ルブの開閉を調節して流量を制御し、空気室４３内の水
位を設定する。すなわち、試験区間３の水圧を設定す
る。
【００３７】トレーサ試験装置Ｂでは、サーボコントロ
ールの方法として、送水ポンプ２１のかわりに、揚水ポ
ンプ２７の流量を制御し、空気室４３内の水位を設定す
る場合もある。
ールの方法として、送水ポンプ２１のかわりに、揚水ポ
ンプ２７の流量を制御し、空気室４３内の水位を設定す
る場合もある。
【００３８】このように、第２の実施の形態では、揚水
ポンプ２７と送水ポンプ２１のいずれかを一定流量と
し、他方をサーボコントロールすることにより、試験区
間３の水圧を任意に設定することができる。また、トレ
ーサを循環させることにより、トレーサ濃度を多様に迅
速に設定し、維持することができる。
ポンプ２７と送水ポンプ２１のいずれかを一定流量と
し、他方をサーボコントロールすることにより、試験区
間３の水圧を任意に設定することができる。また、トレ
ーサを循環させることにより、トレーサ濃度を多様に迅
速に設定し、維持することができる。
【００３９】次に、第３の実施の形態について説明す
る。図３は送水系統に空気室を設置したトレーサ試験装
置Ｃの概略図である。第３の実施の形態は、第２の実施
の形態とほぼ同様であるが、空気室４３が送水用導管２
３ｃを介して試験区間３と連結され、送水用導管２３
ｂ、注水流量計２５、送水用導管２３ａを介して送水ポ
ンプ２１と連結される。即ち、空気室４３が送水経路の
途中に設けられる。
る。図３は送水系統に空気室を設置したトレーサ試験装
置Ｃの概略図である。第３の実施の形態は、第２の実施
の形態とほぼ同様であるが、空気室４３が送水用導管２
３ｃを介して試験区間３と連結され、送水用導管２３
ｂ、注水流量計２５、送水用導管２３ａを介して送水ポ
ンプ２１と連結される。即ち、空気室４３が送水経路の
途中に設けられる。
【００４０】尚、第１から第３のいずれの実施の形態で
も、水圧計１１を試験区間３の内部に設置したが、試験
区間３の近傍に設置することもできる。また、第１と第
３の実施の形態の揚水用導管２９ｃ、第２の実施の形態
の揚水用導管２９ｄの端部を、トレーサ水槽１９につな
げず、そのまま排水したり、別の水槽につないでもよ
い。この場合も、送水と揚水を同時に行うことで、試験
区間３のトレーサ濃度が制御される。
も、水圧計１１を試験区間３の内部に設置したが、試験
区間３の近傍に設置することもできる。また、第１と第
３の実施の形態の揚水用導管２９ｃ、第２の実施の形態
の揚水用導管２９ｄの端部を、トレーサ水槽１９につな
げず、そのまま排水したり、別の水槽につないでもよ
い。この場合も、送水と揚水を同時に行うことで、試験
区間３のトレーサ濃度が制御される。
【００４１】第１から第３の実施の形態は、複数のボー
リング孔を用いたトレーサ試験方法において、トレーサ
の注入孔側としてのみではなく、受信する観測孔側とし
ても使用できる。
リング孔を用いたトレーサ試験方法において、トレーサ
の注入孔側としてのみではなく、受信する観測孔側とし
ても使用できる。
【００４２】次に、第４の実施の形態について説明す
る。図４は、単一孔トレーサ試験の概略図である。ま
ず、岩盤等の地盤７２にボーリング孔７１を掘削し、試
験対象となる亀裂面等の水みち７３を決定する。そし
て、水みち７３を含むボーリング孔７１の所定区間の上
下を、ゴム製等のパッカー７５を用いて閉塞し、試験区
間７９とする。
る。図４は、単一孔トレーサ試験の概略図である。ま
ず、岩盤等の地盤７２にボーリング孔７１を掘削し、試
験対象となる亀裂面等の水みち７３を決定する。そし
て、水みち７３を含むボーリング孔７１の所定区間の上
下を、ゴム製等のパッカー７５を用いて閉塞し、試験区
間７９とする。
【００４３】ボーリング孔７１にトレーサ試験装置７７
を設置する。このトレーサ試験装置は、例えば第１の実
施の形態のトレーサ試験装置Ａであり、図４のボーリン
グ孔７１、パッカ−７５、試験区間７９は、それぞれ図
１に示すボーリング孔１、パッカ−５、試験区間３に相
当する。試験区間７９の間隙水圧を測定し、地表部のト
レーサ水槽１９にトレーサを準備する。
を設置する。このトレーサ試験装置は、例えば第１の実
施の形態のトレーサ試験装置Ａであり、図４のボーリン
グ孔７１、パッカ−７５、試験区間７９は、それぞれ図
１に示すボーリング孔１、パッカ−５、試験区間３に相
当する。試験区間７９の間隙水圧を測定し、地表部のト
レーサ水槽１９にトレーサを準備する。
【００４４】注水ポンプ２１および揚水ポンプ２７を用
いて、トレーサを試験区間７９とトレーサ水槽１９の間
で循環させる。このとき、圧力計１０の測定データに基
づいて、送水ポンプのサーボコントロール部３７により
送水ポンプ２１の流量を制御し、試験区間７９の間隙水
圧を維持する。試験区間７９のトレーサ濃度が一定とな
った後、任意の水圧および流量となるように送水ポンプ
２１の流量を制御しつつ、トレーサを地盤７２に浸透さ
せる。
いて、トレーサを試験区間７９とトレーサ水槽１９の間
で循環させる。このとき、圧力計１０の測定データに基
づいて、送水ポンプのサーボコントロール部３７により
送水ポンプ２１の流量を制御し、試験区間７９の間隙水
圧を維持する。試験区間７９のトレーサ濃度が一定とな
った後、任意の水圧および流量となるように送水ポンプ
２１の流量を制御しつつ、トレーサを地盤７２に浸透さ
せる。
【００４５】トレーサの投入量が所定量に達した後、投
入する溶液を地下水と同等な溶液に切り替え、この溶液
を一定時間、地盤７２に浸透させる。そして、任意の水
圧および流量で揚水を開始し、試験区間７９で、水質計
１３を用いてトレーサの水質を観測する。トレーサの濃
度変化等の移動状況の情報を取得し、物質移行解析を行
い、物質移行特性を特定する。
入する溶液を地下水と同等な溶液に切り替え、この溶液
を一定時間、地盤７２に浸透させる。そして、任意の水
圧および流量で揚水を開始し、試験区間７９で、水質計
１３を用いてトレーサの水質を観測する。トレーサの濃
度変化等の移動状況の情報を取得し、物質移行解析を行
い、物質移行特性を特定する。
【００４６】このように、第４の実施の形態では、パッ
カ−７５で試験区間７９を設定できるため、１本のボー
リング孔７１の任意の位置を対象として試験ができる。
また、第１から第３のいずれか実施の形態のトレーサ試
験装置を使用することにより、任意の人工の地下水流を
設定できるため、地下水流がない場所や遅い場所におい
ても試験可能となり、水圧・流量やトレーサ濃度を管理
できるので、精度よく試験が行える。
カ−７５で試験区間７９を設定できるため、１本のボー
リング孔７１の任意の位置を対象として試験ができる。
また、第１から第３のいずれか実施の形態のトレーサ試
験装置を使用することにより、任意の人工の地下水流を
設定できるため、地下水流がない場所や遅い場所におい
ても試験可能となり、水圧・流量やトレーサ濃度を管理
できるので、精度よく試験が行える。
【００４７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、不均質な地盤中に試験区間を設定でき、試験区
間の水圧およびトレーサ濃度を任意に高精度に設定でき
るトレーサ投入装置および単一孔トレーサ試験方法を提
供できる。
よれば、不均質な地盤中に試験区間を設定でき、試験区
間の水圧およびトレーサ濃度を任意に高精度に設定でき
るトレーサ投入装置および単一孔トレーサ試験方法を提
供できる。
【図１】トレーサ試験装置Ａの概略図
【図２】揚水系統に空気室４３を設置したトレーサ試験
装置Ｂの概略図
装置Ｂの概略図
【図３】送水系統に空気室４３を設置したトレーサ試験
装置Ｃの概略図
装置Ｃの概略図
【図４】単一孔７１トレーサ試験の概略図
【図５】従来の注入孔１０３と観測孔１０５を用いたト
レーサ試験の概略図
レーサ試験の概略図
【図６】従来の注入孔１０３と観測孔１０５を用いたト
レーサ試験の概略図
レーサ試験の概略図
【図７】従来のトレーサ試験装置１１３の概略図
【図８】従来の単一孔１４３トレーサ試験の概略図
１………ボーリング孔 ２………地盤 ３………試験区間 ５………パッカー １１………水圧計 １３………水質計 １９………トレーサ水槽 ２１………送水ポンプ ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ………送水用導管 ２７………揚水ポンプ ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ………揚水用導管 ３７………送水ポンプのサーボコントロール部 ４１………揚水ポンプのサーボコントロール部 ４３………空気室 ４９………差圧計 ７１………ボーリング孔 ７２………地盤 ７５………パッカ− ７９………試験区間 １０１………地盤 １０３………注入孔 １０５………観測孔 １１３………トレーサ投入装置 １４１………地盤 １４３………ボーリング孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸井田 克 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 須山 泰宏 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 安井 信吾 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 阿部 泰典 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 Ｆターム(参考） 2D043 AA00 AB00 BA10 2F055 AA03 BB05 CC60 DD20 EE40 FF49 HH05 4D004 AA46 AA50 AB09 BB03 DA01
Claims (10)
- 【請求項１】 地盤内のボーリング孔内をパッカーで閉
塞した試験区間と、 前記ボーリング孔の外部と前記試験区間とをつなぐ送水
用導管および揚水用導管と、 前記送水用導管の途中に設置された送水ポンプおよび前
記揚水用導管の途中に設置された揚水ポンプと、 前記試験区間内部あるいは近傍に設けられた水圧計と、 前記水圧計で計測された水圧に基づいて前記送水ポンプ
を制御する制御部と、を具備し、 前記制御部が、前記水圧計で計測された水圧に基づいて
前記送水ポンプまたは前記揚水ポンプを制御しつつ、前
記ボーリング孔の外部と前記試験区間との間でトレーサ
を送水および揚水することを特徴とするトレーサ試験装
置。 - 【請求項２】 地盤内のボーリング孔内をパッカーで閉
塞した試験区間と、 前記ボーリング孔の外部と前記試験区間とをつなぐ送水
用導管および揚水用導管と、 前記送水用導管の途中に設置された送水ポンプおよび前
記揚水用導管の途中に設置された揚水ポンプと、 前記揚水用導管の途中に設けられ、気体が封入された空
気室と、 前記空気室内の気体と液体の差圧を測定する差圧計と、 前記差圧計の圧力に基づいて前記送水ポンプまたは前記
揚水ポンプを制御する制御部と、 を具備し、 前記差圧計の圧力に基づいて前記送水ポンプまたは前記
揚水ポンプを制御しつつ、前記ボーリング孔の外部と前
記試験区間との間でトレーサを送水および揚水すること
を特徴とするトレーサ試験装置。 - 【請求項３】 地盤内のボーリング孔内をパッカーで閉
塞した試験区間と、 前記ボーリング孔の外部と前記試験区間とをつなぐ送水
用導管および揚水用導管と、 前記送水用導管の途中に設置された送水ポンプおよび前
記揚水用導管の途中に設置された揚水ポンプと、 前記送水用導管の途中に設けられ、気体が封入された空
気室と、 前記空気室内の気体と液体の差圧を測定する差圧計と、 前記差圧計の圧力に基づいて前記送水ポンプまたは前記
揚水ポンプを制御する制御部と、 を具備し、 前記差圧計の圧力に基づいて前記送水ポンプまたは前記
揚水ポンプを制御しつつ、前記ボーリング孔の外部と前
記試験区間との間でトレーサを送水および揚水すること
を特徴とするトレーサ試験装置。 - 【請求項４】 前記空気室近傍に設けられた圧力制御部
をさらに具備し、前記差圧計の圧力に基づいて前記圧力
制御部で前記空気室内部の空気圧を制御することを特徴
とする請求項２または請求項３記載のトレーサ試験装
置。 - 【請求項５】 前記試験区間近傍に設けられた水圧計を
さらに具備することを特徴とする請求項４に記載された
トレーサ試験装置。 - 【請求項６】 前記制御部は、前記送水ポンプまたは前
記揚水ポンプの回転数またはサーボバルブの開閉を調節
して流量を制御することを特徴とする請求項１から請求
項５に記載されたトレーサ試験装置。 - 【請求項７】 前記試験区間近傍に設けられた水質計を
さらに具備することを特徴とする請求項１から請求項６
に記載されたトレーサ試験装置。 - 【請求項８】 前記送水用導管と前記揚水用導管の端部
は、前記ボーリング孔の外部に設置したトレーサ水槽に
つながり、前記トレーサ水槽と前記試験区間の間で送水
・揚水したトレーサを循環させることを特徴とする請求
項１から請求項７に記載されたトレーサ試験装置。 - 【請求項９】 地盤にボーリング孔を削孔し、 前記ボーリング孔内をパッカーで閉塞して試験区間を設
け、 前記ボーリング孔内に設置したトレーサ試験装置でトレ
ーサを投入し、 前記トレーサ試験装置で前記トレーサを回収し、 前記試験区間での前記トレーサの移動状況の情報を取得
することを特徴とする単一孔トレーサ試験方法。 - 【請求項１０】 前記トレーサ試験装置は、請求項７に
記載されたトレーサ試験装置であることを特徴とする請
求項９記載の単一孔トレーサ試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001050446A JP3808712B2 (ja) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | トレーサ試験装置および単一孔トレーサ試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001050446A JP3808712B2 (ja) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | トレーサ試験装置および単一孔トレーサ試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002250026A true JP2002250026A (ja) | 2002-09-06 |
| JP3808712B2 JP3808712B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
ID=18911397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001050446A Expired - Lifetime JP3808712B2 (ja) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | トレーサ試験装置および単一孔トレーサ試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3808712B2 (ja) |
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- 2001-02-26 JP JP2001050446A patent/JP3808712B2/ja not_active Expired - Lifetime
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